太阳能 - Nexus Dynamics International

太阳能

一段关于太阳能的动画简述, 包括太阳能的收集, 利用和储存

太阳能循环的互动图示: 阳光照射太阳能板产生直流电, 逆变器将其转换为交流电供家庭使用, 白天多余的电力为电池组充电, 夜间电池放电为住宅供电. 切换白天/夜晚可查看电流方向的变化.

切换白天和夜晚模式, 即可看到水流方向反转.

拨动上面的开关即可在白天和夜晚之间切换 — 你会看到面板的光芒逐渐消失, 电池线上的电流方向反转, 并且随着从充电切换到放电, 电量水平下降.

以下是这六个阶段之间的联系:

1.
阳光→面板 — 光子撞击光伏电池, 使电子脱离, 产生直流电.

2.
太阳能电池板→逆变器 — 这些原始直流电会传输到逆变器, 逆变器是该系统的转换器.

3.
逆变器 → 交流电 — 逆变器将直流电转换为交流电 (AC), 这是您家中的插座和电器实际使用的电流形式.

4.
使用情况 — 交流电直接输送到房屋供立即使用 — 灯光, 电器等一切实时运行.

5.
储能 — 房屋中未使用的电量会被输送到电池组, 充电以备后用.

6.
夜间放电 — 太阳落山后, 太阳能电池板停止工作, 电池反转方向, 通过逆变器将电力输送回房屋, 以维持房屋运转直到日出.

逆变器原理图: 稳定的直流电源进入开关桥, 两对开关快速交替, 产生一个断续的方波, 然后被平滑成一个干净的交流正弦波.

太阳能电池的横截面: 阳光照射到 n 型和 p 型硅层之间的结上, 释放出电子, 电子通过金属触点流出, 绕过外部电路, 经过负载, 然后以直流电的形式返回电池.

交流电离开逆变器后, 会流经您家的主配电盘 — 也就是电网供电使用的同一个断路器盒 — 然后系统会按照优先级顺序进行分配:

1.
您的家用电器享有优先供电权. 您家目前正在使用的任何电器 — 照明, 冰箱, 空调等等 — 都将直接由太阳能发电供电. 整个过程即时自动完成, 没有任何延迟或切换.

2.
剩余电力会为电池充电. 如果您的太阳能电池板产生的电力超过房屋当时的用电量 (通常在中午前后), 多余的电力就会输送到电池组, 直到电池充满为止.

3.
超出电池容量的电力将输送至电网. 电池充满电且房屋用电量满足后, 剩余电力将输送至公共电网. 根据您所在的电力公司和国家/地区, 这部分电力可能获得电费抵扣 (净计量), 以批发价出售, 或者在某些情况下根本不予补偿 — 建议您查看具体电力公司的政策.

4.
当太阳能发电不足时, 电网会介入. 在阴天, 或者用电需求超过太阳能电池板发电量时 (例如, 空调和烤箱同时启动), 缺口将从电网获取 — 或者如果您有电池并且电池已充电, 则会首先从电池中获取, 然后再从电网获取.

位于公用设施连接点的智能电表会追踪所有这些数据 — 包括您的用电量 (从电网导入多少) 和用电量 (从电网导出多少) — 而这正是您的电费账单 (或抵扣额) 的计算依据.

需要注意的是: 在大多数现代系统中, "给电池充电"和"向电网导出"之间的优先级顺序实际上是可以配置的. 有些人会将系统设置为优先给电池充电以确保备用电源安全; 而另一些人则会在电力公司支付高额电费时优先向电网导出电能.

锂离子电池充放电过程示意图. 图中切换至充电状态和放电状态. 充电状态下, 锂离子在外部充电器驱动电流的情况下, 通过电解液从阴极移动到阳极; 放电状态下, 锂离子返回阴极, 释放电能给负载供电.

太阳能循环的互动图示：阳光照射太阳能板产生直流电，逆变器将其转换为交流电供家庭使用，白天多余的电力为电池组充电，夜间电池放电为住宅供电。切换白天/夜晚可查看电流方向的变化。

Diagram of an inverter: steady DC power enters a switching bridge, where two pairs of switches alternate rapidly, producing a choppy square wave that gets smoothed into a clean AC sine wave.

Cross section of a solar cell: sunlight strikes the junction between an n-type and p-type silicon layer, freeing electrons that flow out through metal contacts, around an external circuit through a load, and back into the cell as direct current.